Koncepcja optyki zintegrowanej została zaproponowana przez dr Millera z Bell Laboratories w 1969 roku. Optyka zintegrowana jest nowym kierunkiem zajmującym się badaniem i rozwojem urządzeń optycznych oraz hybrydowych optycznych układów elektronicznych wykorzystujących metody zintegrowane na bazie optoelektroniki i mikroelektroniki.Teoretyczną podstawą optyki zintegrowanej jest optyka i optoelektronika, obejmująca optykę falową i optykę informacyjną, optykę nieliniową, optoelektronikę półprzewodnikową, optykę krystaliczną, optykę cienkowarstwową, optykę fal kierowanych, tryb sprzężony i teorię interakcji parametrycznych, cienkowarstwowe urządzenia i systemy falowodów optycznych.Podstawą technologiczną jest głównie technologia cienkowarstwowa i technologia mikroelektroniki.Obszar zastosowań zintegrowanej optyki jest bardzo szeroki, oprócz komunikacji światłowodowej, technologii wykrywania światłowodów, przetwarzania informacji optycznych, komputera optycznego i przechowywania optycznego, istnieją inne dziedziny, takie jak badania w zakresie materiałoznawstwa, instrumenty optyczne, badania spektralne.
Po pierwsze, zintegrowane zalety optyczne
1. Porównanie z dyskretnymi układami urządzeń optycznych
Dyskretne urządzenie optyczne to rodzaj urządzenia optycznego zamocowanego na dużej platformie lub podstawie optycznej w celu utworzenia układu optycznego.Rozmiar systemu jest rzędu 1m2, a grubość belki wynosi około 1cm.Oprócz dużych rozmiarów, montaż i regulacja są również trudniejsze.Zintegrowany układ optyczny ma następujące zalety:
1. Fale świetlne rozchodzą się w falowodach optycznych, a fale świetlne można łatwo kontrolować i utrzymywać ich energię.
2. Integracja zapewnia stabilną pozycję.Jak wspomniano powyżej, optyka zintegrowana przewiduje wykonanie kilku urządzeń na tym samym podłożu, więc nie ma problemów montażowych, jakie mają optyka dyskretna, dzięki czemu kombinacja może być stabilna, dzięki czemu jest również lepiej dostosowana do czynników środowiskowych, takich jak wibracje i temperatura .
(3) Rozmiar urządzenia i długość interakcji ulegają skróceniu;Powiązana elektronika działa również przy niższych napięciach.
4. Wysoka gęstość mocy.Światło transmitowane wzdłuż falowodu jest ograniczone do małej przestrzeni lokalnej, co skutkuje dużą gęstością mocy optycznej, dzięki czemu łatwo osiągane są niezbędne progi pracy urządzenia i pracują z nieliniowymi efektami optycznymi.
5. zintegrowane elementy optyczne są zazwyczaj zintegrowane na podłożu w skali centymetrowej, które jest małe i lekkie.
2. Porównanie z układami scalonymi
Zalety integracji optycznej można podzielić na dwa aspekty, jednym jest zastąpienie zintegrowanego układu elektronicznego (układu scalonego) zintegrowanym układem optycznym (zintegrowanym układem optycznym);Drugi jest związany ze światłowodem i falowodem w płaszczyźnie dielektrycznej, które kierują falę świetlną zamiast drutu lub kabla koncentrycznego do przesyłania sygnału.
W zintegrowanej ścieżce optycznej elementy optyczne są uformowane na podłożu waflowym i połączone falowodami optycznymi utworzonymi wewnątrz lub na powierzchni podłoża.Zintegrowana ścieżka optyczna, która integruje elementy optyczne na tym samym podłożu w postaci cienkiej folii, jest ważnym sposobem rozwiązania problemu miniaturyzacji oryginalnego układu optycznego i poprawy ogólnej wydajności.Zintegrowane urządzenie ma zalety małych rozmiarów, stabilnej i niezawodnej pracy, wysokiej wydajności, niskiego zużycia energii i łatwej obsługi.
Ogólnie rzecz biorąc, zalety zastąpienia układów scalonych zintegrowanymi układami optycznymi obejmują zwiększoną szerokość pasma, multipleksowanie z podziałem długości fali, przełączanie multipleksowe, małe straty sprzężenia, mały rozmiar, niewielką wagę, niskie zużycie energii, dobrą ekonomikę przygotowania partii i wysoką niezawodność.Ze względu na różne interakcje między światłem a materią, nowe funkcje urządzenia można również realizować poprzez wykorzystanie różnych efektów fizycznych, takich jak efekt fotoelektryczny, efekt elektrooptyczny, efekt akustooptyczny, efekt magnetooptyczny, efekt termooptyczny itd. skład zintegrowanej ścieżki optycznej.
2. Badania i zastosowanie optyki zintegrowanej
Zintegrowana optyka jest szeroko stosowana w różnych dziedzinach, takich jak przemysł, wojsko i gospodarka, ale znajduje zastosowanie głównie w następujących aspektach:
1. Sieci komunikacyjne i optyczne
Zintegrowane urządzenia optyczne to kluczowy sprzęt do realizacji optycznych sieci komunikacyjnych o dużej prędkości i dużej pojemności, obejmujący zintegrowane źródło laserowe o dużej szybkości reakcji, multiplekser z gęstą siatką falowodową z podziałem długości fal, zintegrowany fotodetektor wąskopasmowy, konwerter długości fali routingu, optyczną matrycę przełączającą o szybkiej reakcji, Rozdzielacz wiązki falowodu o niskim poziomie strat i wielu dostępach i tak dalej.
2. Komputer fotoniczny
Tak zwany komputer fotonowy to komputer wykorzystujący światło jako medium transmisji informacji.Fotony to bozony, które nie mają ładunku elektrycznego, a wiązki światła mogą przechodzić równolegle lub krzyżować się, nie wpływając na siebie, co ma wrodzoną zdolność do doskonałego przetwarzania równoległego.Komputer fotoniczny ma również zalety dużej pojemności przechowywania informacji, silnej zdolności przeciwzakłóceniowej, niskich wymagań dotyczących warunków środowiskowych i dużej odporności na uszkodzenia.Najbardziej podstawowymi elementami funkcjonalnymi komputerów fotonicznych są zintegrowane przełączniki optyczne i zintegrowane elementy logiki optycznej.
3. Inne zastosowania, takie jak optyczny procesor informacji, czujnik światłowodowy, czujnik siatki światłowodowej, żyroskop światłowodowy itp.
Czas publikacji: 28 czerwca 2023 r